(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ДЛЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ(54) THREE PHASE RECTIFIER FOR CONTACT WELDING MACHINES
Изобретение относитс к сварке и может быть использовано в контактных сварочных машинах посто нного тока, в частности ответственного назначени и .дл сварочных машин посто нного тока, используемых в робототехнике. Известен трехфазный выпр митель дл машин контактной сварки, содержаш,ий трехфазный трансформатор с первичными обмотками , шунтированными резисторами, которые соединены через управл емые вентили в треугольник, вершины которого соедин ютс с проводами питающей сети и вторич ными обмотками, соединенными в звезду, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе и образуют точку общего потенциала , и соединены с первым выходным выводом, а другие соединены друг с другом через неуправл емые вентили и соединены со вторым выходным выводом 1. Недостатками устройства вл ютс невысока надежность и низка экономичность . Известно также устройство дл контактной сварки с выпр млением тока, в котором используетс принцип преобразовани частоты промышленной сети в повышенную частоту 2. Однако указанное устройство рассчитано на применение в слаботочных системах и при использовании в мошных выпр мител х обладает низкой надежностью. Наиболее близким к предлагаемому выпр мителю вл етс трехфазный выпр митель дл машин контактной сварки, содержаш ,ий управл емые и неуправл емые вентили и трехфазный трансформатор, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, при этом кажда перва секци первичной обмотки одного стержн соединена последовательно и согласно со второй секцией первичной обмотки другого стержн и по одной вторичной обмотке, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе, образуют точку обшего потенциала и соединены с первым выходным выводом, а другие концы вторичных обмоток соединены друх с другом через неуправл емые вентили и соединены со вторым выходным выводом 3. Недостатками известного трехфазного выпр мител вл ютс большие массы и габариты трансформатора вследствие низкого значени частоты переключений управл емых вентилей, значительные пульсации выходного напр жени , вызывающие неравномерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам, что ведет к нестабильности работы устройства, ухудщает качество сварки и увеличивает энергозатраты. Цель изобретени - уменьщение пульсаций выходного напр жени и уменьшение габаритов и массы выпр мител . Поставленна цель достигаетс тем, что трехфазный выпр митель дл мащин контактной сварки, содержащий управл емые и неуправл емы вентили и трехфазный трансформатор, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмоть и, при этом кажда перва секци первичной обмотки одного стержн соединена последовательно и согласно с второй секцией первичной обмотки другого стержн , причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе, образуют точку общего потенциала и соединены с первым выходным выводим, а другие соединены друг с другом через неуправл емые вентили выпр мител и соединены с вторым выходным выводом, снабжен схемой принудительной коммутации и дополнительно введенными входным выпр мителем и неуправл емыми вентил ми, при этом входной выпр митель подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его соединен с объединенными анодами управл емых вентилей, их катоды подключены к анодам дополнительно введенных неуправл емых вентилей, катоды которых подключены к первым выводам первых секций первичных обмоток трехфазного трансформатора , вторые выводы вторых секций первичных обмоток объединены и соединены с отрицательным выводом входного выпр мител , а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управл емому вентилю, причем первьге их выводы присоединены к анодам управл емых вентилей, а вторые - к катодам. На чертеже представлена принципиальна электрическа схема предлагаемого выпр мител . Выпр митель содержит трехфазный магнитопровод 1, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, причем кажда перва секци 2 первичной обмотки одного стержн соединена последовательно и согласно со второй секцией 3 первичной обмотки другого стержн , а началом кажда первична обмотка соединена с управл емым вентилем 4, и по одной вторичной обмотке 5. Одни концы вторичных обмоток соединe ы- друг с другом через неуправл емые вентили 6, другие объединены вместе и соединены с первым выходным выводом 7. Концы обмоток соединены через вентили 6 и присоединены ко вторым выходным выводам 8. Входной выпр митель 9 подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его соединен с анодами управл емых вентилей 4, катоды которых присоединены к анодам дополнительно введенный неуправл емых вентилей 10, присоединенных катодами к первым выводам первых секций 2 первичных обмоток трансформатора . Вторые выводы вторых секций 3 первичных обмоток объединены вместе и соединены с отрицательным выводом входного выпр мител 9. В качестве входного выпр мител 9 может быть использован трехфазный , мостовой выпр митель. Схемы исскусственной коммутации 11 подключены параллельно каждому управл емому вентилю, причем первые выводы присоединень к анодам управл емых вентилей 4, а вторые - к катодам. Кажда из схем искусственной коммутации 11, использованна в предлагаемом выпр мителе, содержит два неуправл емых и один управл емый вентиль, накопительный конденсатор и токоограничивающий дроссель. Катод одного из неуправл емых вентилей схемы искусственной коммутации 11 соединен с первым ее выводом, анод - со вторым. Катод управл емого вентил присоединен к аноду этого неуправл емого вентил , а анод - к одному из выводов последовательно с,оединеннь1х накопительного конденсатора и токоограничивающего дроссел , другой вывод соединен с катодом неуправл емого вентил . Другой неуправл емый вентиль щунтирует управл емый вентиль, причем его анод соединен с катодом управл емого вентил . Первые секции первичных обмоток трехфазного трансформатора щунтированы резисторами 12, которые подключены через неуправл емые вентили 13, катоды которых соединены с первыми выводами первых секций 2 первичных обмоток. Устройство pa6otaeT следующим образом . Входной выпр митель 9 при подключении к трехфазной питающей сети обеспечивает посто нное положительное напр жение на анодах управл емых вентилей 4 и посто нное отрицательное напр жение на вторых выводах вторых секций 3 первичных обмоток трансформатора. Управл ющие импульсы на открытие управл емых вентилей 4 подаютс от системы управлени поочередно через 1/3 периода, соответствующего выбранной частоте. При подаче очередного управл ющего импульса на один из управл емых вентилей 4 он откроетс , и ток от входного выпр мител 9 потечет по замкнутой цепи через управл емый вентиль 4, неуправл емый вентиль 10, первую секцию 2 первичной обмотки одного стержн и вторую секцию 3 первичной обмотки другого стержн магНитопровода 1. Одновременно с подачей.очередного импульса на вентиль 4, подаетс импульс управлени на схему искусственной коммутации 11, котора подключена параллельно управл емому вентилю 4, работающему в предыдущем интервале в 1/3 периода, и он отключаетс . Таким образом, обеспечиваетс поочередна работа вентилей 4 и присоединенных к ним через вентили 10 двух секций первичных обмоток Двух стержней трансформатора в течение 1/3 периода. Наличие на каждом стержне двух секций 2 и 3 первичных обмоток, кажда из которых присоединена .к одному из двух управл емых вентилей 4, работающих порчередно 1/3. периода,.обеспечивает непрерывнре однонаправленное изменение потока в магнитопроводе 1. в течение 2/3 периода. Так как ток каждую треть периода протекает через две одинаковые последователь-но и согласно включенные секции 2 и 3, расположенные на двух стержн х трехстержневого магнитопровода 1, то потоки, созда- ваемые, этим током, замыкаютс через третий стержень трехфазного магнитопровода 1, что обеспечивает восста«овление величины индукции этого стержн в исходное положение . Непрерывное однонаправленное изменение потока -в каждом стержне магнитопровода в течение 2/3 периода создает положительное напр жение на выводах вторичных обмоток 5, подключенных к анодам неуправл емых вентилей 6. Отрицательное напр жение на этих выводах существует в. течение 1/3 периода, когда происходит восстановление индукции в сердечниках. При подключении к выходным выводам 7 и 8 сварочного контура в нем протекает ток, создаваемый каждую 1/3 .периода двум одновременно работающими вторичными обмотками 5 двух фаз. Каждый вентиль 6 и кажда вторична об-, мотка 5 работает 2/3 -периода и через них протекает 1/2 тока нагрузки. Неуправл емые вентили 10 предотвращают разр ды накопительных конденсаторов схем искусственной коммутации в нерабочую часть периода вентилей 4, к которым они подключены. Кроме того, вентили 10 улучшают форму напр жени на обмотках трансформатора, что уменьшает потери в магнитопроводе 1. Резисторы 12, включенные через нснти.чи 13, обеспечивают снижение перенапр жений ,на секци х первичных обмоток во вро-м коммутации вентилей 4 и тем самым позвол ют уменьшить энергоемкость, конденсаторов схем искусственной ком.мутации . Схемы искусственной коммутации 11 обеспечивают отключение вентилей 4 при перезар дке накопительного конденсатора через выпр митель 9 и неуправл емый вентиль . Питание трансформатора через управл емые вентили 4 от выпр мител 9 обеспечивает высокую степень посто нства и непрерывности однонаправленного изменени потока в каждом стержне магнитопровола. что, в свою очередь, обеспечивает пр моугольность формы напр жений, наволпмькч в обмотках трансформатора и малые K).ieбани напр жений на выходных выводах 7 и 8 выпр мител . Малые пульсации выходного напр жении обеспечивают неизменность мгновепиого значени тока за 1/3 периода и равномерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам. Колебани тока по сравнению с известным устройстио.м уменьшаютс более, чем в 10 раз. Примене11ие искусственной коммутации дл управл емых, вентилей 4 позвол ет увеличить частоту их переключений, что и свою очередь позвол ет уменьщить габариты п массу активных материалов трансформатора. Пр моугольна форма тока в обмотках и вентил х устройства также позвол ет уменьшить габариты и массу трансформатора . При работе устройства с частотой переключени управл емых вентилей 400 Fii объем трансформатора может быть уменьшен по сравнению с известным устройством в 4-5 раз. Повышенна частота переключени управл емых вентилей и малые габариты трансформатора позвол ют уменьшить длительность периодов нарастани тока в сварочном , контуре, что приводит к увеличению производительности при сварке. Вышеперечисленные достоинства позвол ют расширить область, применени устройства , ,так как становитс возможным использовать предлагаемое устройство в сварочных машинах посто нного тока, используемого в робототехнике, где известные устройства не X могли быть использойаны. Формула .изобретени Трех(|)азнын выпр митель дл магпип колтактион сварки, содержащий управл емые и неуправл емые вентили и тре.хфа.чный т К1псф()рматор., на каждом активном стержне кочорогб раз.мещсны. по две секции первичной обмотки и по одной вторпчной обмотке, нри этом кажда перва сек1и Я первичной-обмотки одного стержн соодпнена пос.чедовате.чьио и согласно с второй секцией пе 1вичной обмотки другого С1ерж11 . нричем одни концы вторичны.ч )roк соединены вместе, образуют точку ,) потенциала и соединены с первымThe invention relates to welding and can be used in contact welding machines of direct current, in particular for responsible purposes and for welding of direct current machines used in robotics. A three-phase rectifier for resistance welding machines is known, comprising a three-phase transformer with primary windings, shunting resistors that are connected through triangular controlled valves, the tops of which are connected to the supply wires and the secondary windings connected in a star, with one end the secondary windings are connected together and form a common potential point, and are connected to the first output terminal, and the others are connected to each other through uncontrolled gates and connected to the second output terminal home device 1. The disadvantages are low reliability and low efficiency. It is also known a contact welding machine with current rectification, which uses the principle of frequency conversion of the industrial network to higher frequency 2. However, this device is designed for use in low-voltage systems and when used in power rectifiers, it has low reliability. Closest to the proposed rectifier is a three-phase rectifier for resistance welding machines, containing controlled and uncontrolled valves and a three-phase transformer, each active core of which has two primary winding sections, each of which is the first primary winding section of a single rod connected in series and in accordance with the second section of the primary winding of another rod and one secondary winding, with one ends of the secondary windings connected together to form a common potential point and They are connected to the first output terminal, and the other ends of the secondary windings are connected to another through uncontrolled valves and connected to the second output terminal 3. The disadvantages of the known three-phase rectifier are the large masses and dimensions of the transformer due to the low switching frequency of the controlled valves, significant pulsations output voltage, causing an uneven distribution of current across two simultaneously operating phases, which leads to instability of the device, worsens the quality of welding and velichivaet energy. The purpose of the invention is to reduce the output voltage ripple and reduce the size and mass of the rectifier. The goal is achieved by the fact that a three-phase rectifier for resistance welding machines, containing controllable and uncontrollable valves and a three-phase transformer, each active rod of which has two primary windings, and each first primary winding of one rod is connected in series and according to the second section of the primary winding of the other rod, and one ends of the secondary windings are connected together, form a point of common potential and are connected to the first output point, while others connect They are connected to each other through uncontrolled rectifier valves and connected to the second output terminal, equipped with a forced switching circuit and additionally introduced input rectifier and uncontrolled valves, while the input rectifier is connected to the AC mains, and the positive output is connected with combined anodes of controlled valves, their cathodes are connected to the anodes of additionally introduced uncontrolled valves, the cathodes of which are connected to the first terminals of the first sections of the primary windings of the three-phase second transformer, the second terminals of the second primary winding sections joined and connected to the negative input terminal of the rectifier, and artificial commutation circuit connected in parallel with each of the controlled valve, wherein pervge their terminals connected to the anodes of the actuated valve and the latter - to the cathodes. The drawing shows a circuit diagram of the proposed rectifier. The rectifier contains a three-phase magnetic core 1, on each active rod of which two sections of the primary winding are placed, each first section 2 of the primary winding of one rod connected in series and in accordance with the second section 3 of the primary winding of the other rod, and each beginning of the primary winding is connected to a controlled one valve 4, and one secondary winding 5 each. Some ends of the secondary windings are connected to each other through uncontrolled valves 6, the others are combined together and connected to the first output terminal 7. The ends The coils are connected via valves 6 and connected to the second output terminals 8. Input rectifier 9 is connected to the AC mains, and its positive output is connected to the anodes of controllable valves 4, the cathodes of which are connected to the anodes additionally inserted by uncontrollable valves 10 connected by cathodes to the first conclusions of the first sections of the 2 primary windings of the transformer. The second terminals of the second sections 3 of the primary windings are combined together and connected to the negative terminal of the input rectifier 9. A three-phase bridge rectifier can be used as the input rectifier 9. The artificial switching circuits 11 are connected in parallel to each controlled valve, with the first terminals connected to the anodes of the controlled valves 4, and the second to the cathodes. Each of the artificial switching circuits 11 used in the proposed rectifier contains two uncontrolled and one controllable valve, a storage capacitor and a current limiting choke. The cathode of one of the uncontrolled valves of the artificial switching circuit 11 is connected to its first output, the anode to the second. The cathode of the controlled valve is connected to the anode of this uncontrolled valve, and the anode is connected to one of the terminals in series with the single storage capacitor and the current-limiting throttle, the other output is connected to the cathode of the uncontrolled valve. Another uncontrolled valve shunts the controlled valve, with its anode connected to the cathode of the controlled valve. The first sections of the primary windings of a three-phase transformer are shunted by resistors 12, which are connected through uncontrolled gates 13, the cathodes of which are connected to the first terminals of the first sections 2 of the primary windings. The pa6otaeT device is as follows. The input rectifier 9, when connected to a three-phase mains supply, provides a constant positive voltage on the anodes of the controlled valves 4 and a constant negative voltage on the second terminals of the second sections 3 of the primary windings of the transformer. Control pulses for opening the control valves 4 are supplied from the control system alternately through 1/3 of the period corresponding to the selected frequency. When the next control pulse is applied to one of the controlled valves 4, it opens, and the current from the input rectifier 9 will flow in a closed circuit through the controlled valve 4, the uncontrolled valve 10, the first section 2 of the primary winding of one rod and the second section 3 of the primary winding the other rod of the magnet pipeline 1. Simultaneously with the supply of an alternate pulse to the valve 4, a control pulse is applied to the artificial switching circuit 11, which is connected in parallel to the controlled valve 4 operating in the previous interval of 1/3 lane Oda, and it is turned off. Thus, alternate operation of the valves 4 and connected to them through the valves 10 of two sections of the primary windings of the two transformer rods for 1/3 of the period is ensured. The presence on each rod of two sections 2 and 3 of the primary windings, each of which is connected to one of two controlled valves 4, operating in series 1/3. period,. provides continuous unidirectional flow change in the magnetic circuit 1. for 2/3 of the period. Since the current every third of the period flows through two identical series and according to the included sections 2 and 3, located on two rods of the three-core magnetic circuit 1, the flows generated by this current are closed through the third core of the three-phase magnetic circuit 1, which ensures restoring the magnitude of the induction of this rod to its original position. Continuous unidirectional flow variation —in each magnetic core during a 2/3 period creates a positive voltage on the leads of the secondary windings 5 connected to the anodes of the uncontrolled gates 6. A negative voltage on these leads exists in. during 1/3 of the period when induction is restored in the cores. When connected to the output terminals 7 and 8 of the welding circuit, a current flows in it, which is generated every 1/3 period by two simultaneously operating secondary windings 5 of two phases. Each valve 6 and each secondary obn, the coil 5, has a 2/3 period and 1/2 of the load current flows through them. The uncontrolled valves 10 prevent discharges of the storage capacitors of the artificial switching circuit during the non-operating period of the valves 4 to which they are connected. In addition, the valves 10 improve the voltage form on the transformer windings, which reduces the losses in the magnetic circuit 1. The resistors 12, connected via NS 13, provide a reduction in the overvoltages on the sections of the primary windings during switching of the valves 4 and thereby allow to reduce the power consumption of the capacitors of the circuits of an artificial com.mutation. Artificial switching circuits 11 provide for switching off valves 4 when reloading the storage capacitor via rectifier 9 and uncontrolled valve. The power supply of the transformer through controlled valves 4 from rectifier 9 provides a high degree of constancy and continuity of unidirectional flow variation in each bar of the magnetic conductor. which, in turn, ensures the rectangular shape of the voltages, navolpmkch in the windings of the transformer and small K) .iebani voltages on the output pins 7 and 8 of the rectifier. Small ripple of the output voltage ensures the constant value of the current for 1/3 of the period and a uniform distribution of current across two simultaneously working phases. Current oscillations are reduced by more than 10 times compared with the known device. The use of artificial switching for controlled, valves 4 allows to increase the frequency of their switching, which in turn allows reducing the size and weight of the active materials of the transformer. The rectangular shape of the current in the windings and valves of the device also reduces the size and weight of the transformer. By operating the device with a switching frequency of controlled valves 400 Fii, the transformer volume can be reduced by a factor of 4–5 compared with the known device. The increased switching frequency of controlled valves and the small size of the transformer reduce the duration of the current rise periods in the welding circuit, which leads to an increase in welding productivity. The above advantages make it possible to expand the field of application of the device, since it becomes possible to use the proposed device in DC welding machines used in robotics, where known non-X devices could be used. The formula of the invention Three (|) aznyn rectifier for welding mappies, containing controllable and uncontrollable valves and three hf.chny t K1psf () rmator., On each active rod of the cochlead are displaced. There are two sections of the primary winding and one second winding, each of the first section I of the primary winding of one rod is connected to the settlement of the head and in accordance with the second section of the first winding of the other type 11. At one end, the secondary ends. h) rok are connected together, form a point,) of the potential and are connected to the first